如果你曾經遇到過用一雙筷子夾起一粒米飯的情況，請為這項最新創新背後的科學家們想一想，這項創新被稱為”即將實現的醫學突破”。 他們煞費苦心地製造了一個軟體機器人，可以在體內攜帶不同類型的藥物。 它只有米粒大小，可以透過磁場被驅動到各種體內目標。

新加坡國立大學（NTU）的軟體機器人只有米粒大小，首次證明它可以將多種藥物輸送到不同區域，顯示出其在個人化治療中的巨大應用潛力

新加坡南洋理工大學（NTU Singapore）機械與航空航天工程學院（MAE）的研究人員在早先研究成果的基礎上，創造出了一種米粒大小的軟體機器人，它可以進入人體，透過磁場控制移動到特定目標。 一旦到達目的地，它就能快速或緩慢地釋放其微小框架中儲存的藥物。

雖然這種小型生物技術並不新穎，但它有四個隔間，可以攜帶和釋放不同的藥物，這一點卻很新穎。

“在這項工作中，我們提出了一種毫米級的軟機器人，它可以透過交變磁場驅動，以可重新編程的藥物分配順序和劑量分配四種類型的藥物，”MAE 首席研究員、助理教授Lum Guo Zhan 表示，”這種配藥功能對於小型機器人來說是前所未有的，因為現有的大多數此類機器人最多只能運送一種藥物。雖然也有極少數微型機器人可以攜帶多種藥物，但這些機器人無法改變其配藥順序和劑量。在實現先進的標靶聯合療法方面具有巨大潛力，在這種療法中，必須將四種類型的藥物輸送到不同的疾病部位，每種藥物都有特定的順序和劑量。

南洋理工大學助理教授Lum Guo Zhan 和合著者Yang Zilin 利用磁場控制微型機器人

如果這聽起來有點像科幻情節，那你就對了–該團隊最初的靈感來自於1966年的電影《神奇航程》，我們強烈推薦大家觀看預告片。

Lum說：「科幻電影中的場景，現在透過我們實驗室的創新變得越來越接近現實。傳統的給藥方法，如口服給藥和注射給藥，如果與透過身體發送一個微型機器人，將藥物準確地送到需要的地方相比，效率會顯得相對較低。

在此之前，研究團隊已經創造出一種小型機器人，它可以在開口處”游泳”，並能抓住小物體，同樣由磁鐵控制。 但是，這項新研發的特點是用磁性微粒和聚合物製成的小型機器人，它在生物相容的個人化和靶向給藥方面向前邁出了一大步。

這種穀粒大小的機器人是利用對人體無毒的智慧磁性複合材料製造的，可運送多達四種不同的藥物

這種微型機器人是同類產品中第一個既能顯示生物相容性又能在不同部位有效控制釋放各種藥物的機器人。 這有可能成為一種改變遊戲規則的給藥方式。

“作為一名從事微創手術的醫生，我們目前使用導管和導線穿過血管來治療疾病，”國立大學醫院和伍廷芳綜合醫院醫學部神經內科的外科醫生楊亮-利特-倫納德（Yeo Leong Litt Leonard）博士說，他沒有參與這項研究。 「但我可以預見，用不了多久，這種方法就會被微型機器人取代，它們可以自主地在體內遊動，到達我們的工具無法到達的地方。 這些機器人可以停留在原位，並隨著時間的推移釋放藥物，這比將導管或支架長期留在體內要安全得多。

從事小型機器人研究已有11年之久的Lum也認為，這項新技術有可能改變侵入性醫療程序的面貌，提供更有針對性和更有效的治療。

該機器人尚未進行臨床測試，但迄今已證明它能在各種液體黏度中穿行，模擬了它在人體內所面臨的環境。 在實驗室測試中，它能夠以每秒0.30 毫米到16.5 毫米的速度在四個不同的區域進行導航，在每個點釋放特定的藥物。 此外，工程師還能操縱裝置在八個小時內緩慢釋放藥物，他們相信，這種機器人有可能根據病人的需要，提供即時和持續的藥物傳遞。

Lum補充說：”實現這一目標的路線圖是首先利用片上器官裝置進一步評估機器人的性能，並最終進行動物試驗。我們或許可以在未來兩到五年內完成這一階段的研究。”

南洋理工大學的研究團隊目前正在研究開發較小的軟體機器人，用於穿越血腦障壁治療腫瘤，以及治療膀胱癌和大腸直腸癌。 一旦這種裝置完成了它的工作，就可以安全地將它從體內取出–只需將它原路返回即可。

“我們的目標是讓我們的機器人在完成所需的治療後，扭轉軌跡，從入口處離開，”Lum 解釋說。 “由於我們的小型機器人可以利用其尺寸優勢，通過自然開口或針孔非侵入性地進入人體，因此它們也將能夠通過這些開口離開。”

“在這些實驗中，我們發現98.791%-99.633%的匿名人類真皮成纖維細胞（ATCC）在與我們機器人的智慧磁性複合材料相互作用後仍然具有活力，」他補充說。 “由於這些存活率高於98%，而且與對照組的存活率（經評估為99.688%）相近，因此這些結果表明，我們的智慧磁性複合材料不會造成可觀察到的細胞損傷或死亡，而且它們確實具有很好的生物相容性。

我們不禁要問： 從事這類科學研究是否需要耐心和穩定的雙手？ 不出所料，答案是肯定的。

“的確，在製造和測試這些機器人時，我們需要一雙非常穩定的手，”Lum 說。 ” 由於這些機器人非常小，我們在實驗過程中還使用顯微鏡和高解析度相機對它們進行觀察。 儘管如此，一想到這些機器人有可能最終改變未來的各種治療方法，我和我的團隊就有強烈的動力去推動這項技術的發展。

這項研究的論文發表在Advanced Materials雜誌上。